04 El libro de las energías renovables

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Francisco JARABO FRIEDRICH 
Celestino PEREZ DOMINGUEZ 
Nicolás ELORTEGUI ESCARTIN 
José FERNANDEZ GONZALEZ 
José Juan MACIAS HERNANDEZ 
ILUSTRACIONES: 
Manuel PEREZ DOMINGUEZ 
Milagros SANZ MARTINEZ DE LA PEÑA 
Angeles A TOCHE PEÑA 
Francisco JARABO FRIEDRICH 
colección ERA SOI..AR 
Colección 
ERA SOLAR 
Dirigida por 
MANUEL SENRA DIAZ DE CEV ALLOS 
© 1988 S.A.P .T. (S.A. de Publicaciones Técnicas) 
Costa Rica, 13. 28016 Madrid. Tlfs. 250 58 85/250 62 16 
Coordinación: Rufino Rivero Hernández 
Primera edición, 1988 
Reservados todos los derechos. 
No está permitida la reproducción total o parcial de este 
libro, ni su tratamiento informático, ni la transmisión de 
ninguna otra forma o por cualquier medio, ya sea 
electrónico, mecánico, por fotocopia, por registro u otros 
métodos, sin el permiso previo y por escrito de los 
titulares del Copyright. 
Impreso en España-Printed in Spain. 
Artes Gráficas Gala, S.L. 
ISBN: 84-86913-01-2 
Depósito legal: M -12041-1988 
PROLOGO 
El abastecimiento energético de la humanidad dependió, hasta el comienzo de la 
Revolución Industrial, de las energías renovables. Con la aparición de la industria, los 
requerimientos energéticos se triplicaron. La imposibilidad técnica de las energías reno-
vab les y el mayor rendimiento de unas fuentes energéticas sobre otras, provocaron la 
sustitución de aquéllas por el carbón, que se convirtió entonces en el principal compo-
nente energético mundial. No fue desplazado de este lugar por el petróleo hasta bien , 
entrada la década de los años sesenta. Se inicia desde entonces una fuerte dependen-
cia mundial de esta materia prima, que en 1973 satisfizo casi la mitad de la demanda 
mundial de energía. En ese momento comenzó la crisis energética. 
En 1986 se presentó en España el primer Plan de energías renovables (PER), encua-
drado dentro del Plan Energético Nacional 1983192. El PEN 83 establecía la necesidad 
de impulsar las energías renovables en nuestro país con el objetivo de reducir la depen-
dencia del petróleo y mejorar nuestro grado de autoabastecimiento. No obstante, el 
propio plan reconocía la imposibilidad de determinar con exactitud la oferta, y mucho 
menos la demanda, de este tipo de energías. Casualmente, es en el año 1987 cuando se 
produce el hundimiento del mercado de crudos, situándose los precios del petróleo al 
mismo nivel que en 1973. 
¿Significa ésto que las energías renovables pasarán de nuevo a un segundo plano y 
no volverán a cobrar importancia hasta que se produzca una nueva crisis energética? 
Nosotros pensamos que no, y esta obra es prueba de ello. 
Es obvio que la humanidad seguirá dependiendo durante muchos años fundamental-
mente de las fuentes de energía fósil. Por otro lado, desde el punto de vista estrictamen-
te económico, las energías renovables no son competitivas respecto a las no renova-
bles. Sin embargo, el empleo de las energías renovables se debe potenciar, ya que: 
• Permiten el suministro energético de lugares aislados, para los que no resulta téc-
nica y/o económicamente viable el abastecimiento mediante energías convencio-
nales. 
• Generalmente tienen un mayor grado de participación autóctona que las no reno-
vables . 
• Son en su mayoría mucho menos degradantes para el medio ambiente que otras 
fuentes energéticas. 
• Producen beneficios indirectos de diversa índole. 
Pese a todo ello, las energías renovables son aún hoy día unas grandes desconoci-
das, aunque la opinión pública esté cada vez más sensibilizada con el problema de la 
energía y del deterioro del medio ambiente. Se han realizado y se siguen llevando a 
cabo numerosos intentos para orientar al público, por un lado, a un mayor ahorro de 
energía y por otro, a la utilización de las fuentes energéticas de origen renovable, cuyo 
potencial no es nada despreciable en España. No obstante, aún no parece existir en el 
país una conciencia lo suficientemente desarrollada como para que nuestro potencial 
en energía no convencional sea utilizado de forma que permita paliar, al menos pardal-
mente, el fuerte gasto que ocasiona la importación de productos petrolíferos. 
3 
En los últimos años hemos podido ver un interés creciente sobre el tema de las 
energías renovables entre muy diferentes colectivos sociales, entre los que han tenido 
amplio eco diversas actividades relacionadas con estas fuentes de energía, como lo 
refleja la favorable acogida que ha tenido, tanto en el sector público como en el sector 
privado, la labor de divulgación que hemos desarrollado en este campo. Dicha labor ha 
cristalizado en la edición de libros, desarrollo de cursos, seminarios y conferencias a 
todos los niveles de la enseñanza y la publicación de numerosos trabajos, en los que se 
han contemplado los aspectos fundamentales de las energías renovables, con vistas a 
facilitar la difusión y la comprensión de este interesante tema. 
Este trabajo continuado nos ha permitido la recopilación de una amplía bibliografía, 
tanto de algunos temas específicos como de temas de índole general, lo que nos ha 
llevado a elaborar una obra de síntesis en el campo de las energías renovables, con el 
objetivo de intentar explicar la naturaleza compleja del medio ambiente y la energía, 
resultante de la interacción de aspectos físicos, químicos, biológicos, tecnológicos, 
económicos y sociales. 
El libro se inicia con una introducc ión sobre las diversas fuentes energéticas utiliza-
bles en la actualidad, la problemática histórica de la energía y los diversos conceptos 
fundamentales que se suelen manejar en este campo. 
El estudio de cada fuente renovable lo hemos estructurado de forma relativamente 
homogénea, observando un esquema básico que comprende la descripción de la fuente 
energética, la historia de su utilización, los sistemas de captación y transformación 
correspondientes, sus aplicaciones y /as posibilidades de cada fuente energética 
renovable en España. 
Se completa el trabajo con un capítulo que hemos considerado complementario a los 
anteriores, relativo al almacenamiento de energía, debido a las diversas posibilidades 
que éste ofrece en relación no sólo a la acumulación sino también a la transformación y 
utilización de la energía. 
Asimismo hemos querido acompañar el texto de suficientes ilustraciones que permi-
tan una mejor asimilación del mismo, con objeto de que el esfuerzo de compresión sea 
el mínimo posible. Por su parte, la bibliografía presentada al final de cada capitulo, 
permitirá al lector interesado profundizar en el tema que más le interese. 
Finalmente, queremos agradecer a la empresa editora y, en especial, a su director, 
D. Manuel Senra, la confianza depositada en nuestro trabajo y la gran colaboración que 
hemos obtenido de todo su equipo en todo momento. La gran distancia geográfica que 
nos separa no ha sido ningún impedimento para desarrollar una labor conjunta durante 
la cual ellos siempre han estado muy cerca de nosotros. 
La Laguna (Tenerife), Diciembre de 1987 
Francisco Jarabo 
4 
CAPÍTULO I 
FUENTES DE ENERGÍA 
CONCEPTOS FUNDAMENTALES 
La energía es definida corrientemente en los textos de Física como la 
capacidad para realizar un trabajo, aunque de forma más general se puede 
afirmar que es la medida de la capacidad de un sistema para proporcionar 
trabajo por medios mecánicos o calor por medios no mecánicos. 
Aunque se habla de distintas formas de energía, en el momento actual la 
Física sólo reconoce la existencia de la energía mecánica en sus dos formas, 
cinética y potencial, y de la energía interna de los cuerpos. Los demás concep-
tos que se manejan corrientemente como formas de energía son realmente 
mecanismos de transporte o transferencia de energía y se siguen utilizando, sin 
embargo, para expresar el origen de la energía que se manifiesta en un momento 
determinado o para expresar el modo en que se ha obtenido. Así, se manejan las 
siguientes denominaciones: 
• Energía mecánica, asociada almovimiento de una masa (cinética) o 
debida a que sobre dicha masa actúa una fuerza dependiente de la posición 
(potencial). 
• Energía eléctrica, asociada a un flujo de cargas eléctricas o a su acu-
mulación. 
• Energía electromagnética, no asociada a la materia, sino. a la propaga-
ción de la radiación electromagnética. 
• Energía química, resultante de la interacción de electrones de dos o 
más átomos, que se combinan para producir compuestos químicos más 
estables. · 
7 • 
• Energía nuclear, resultante de la interacción de partículas subatómicas, 
con la formación de núcleos más estables. 
• Energía térmica, asociada a estados de movimiento de los átomos o 
moléculas constituyentes de la materia. 
La conversión de los diferentes tipos de energía está determinada por los 
dos Principios de la Termodinámica, los cuales limitan estos procesos y 
confieren a la energía térmica un carácter especial ya que, aunque las otras 
formas de energía son transformables en calor, la recíproca no es cierta, exi~­
tiendo una itnportante e inevitable pérdida en este último caso. 
Los dos Principios de la Termodinámica se pueden enunciar de varias 
formas, por ejemplo: 
l. La energía no se puede qrear ni destruir, sólo puede transformarse de 
una de sus formas a otra. · . 
2. La energía se degrada continuamente hacia una forma de energía de 
menor calidad: energía térmica. 
Considerando globalmente ambos Principios, se puede constatar que, aunque 
la cantidad de energía del U ni verso es constante, su calidad está cambiando hacia 
una forma menos útil, lo que se puede interpretar como que siempre se tiende hacia 
un mayor desorden del Cosmos. En otras palabras, un sistema y su entorno tiende 
hacia un desorden mayor (salvo que sea alimentado con energía procedente del 
exterior), asociándose ese desorden creciente con el término entropía. 
Con estas ideas se pueden enunciar los dos Principios de la Termodinámi-
ca de la siguiente forma: 
l. La energía total _del Universo es constante. 
2. La entropía total del Universo aumenta continuamente. 
Lo que realmente indica el Segundo Principio es que ninguna conversión de 
una forma de energía en otra tiene un 100% de eficacia, dado que parte de la misma 
se transforma en energía térmica, no recuperable. Aunque la cantidad de energía se 
8 
conserva, hay fracciones que no son aprovechables (energía residual) por lo que, a 
efectos prácticos, parece que siempre se desperdicia cierta cantidad de ella. 
En definitiva, los Principios de la Termodinámica se pueden enunciar también 
de la siguiente manera, que quizá permita su comprensión de forma más sencilla: 
l. No se puede obtener algo por nada, sólo se puede llegar a un intercam-
bio equivalente. 
2. Ni siquiera se puede lograr un intercambio equivalente; sólo se puede 
perder, porque hay cambios no recuperables. 
Existen, pues, fuertes implicaciones de los Principios de la Termodinámica en 
la vida cotidiana. Por un lado, cuanto mayor sea el esfuerzo para lograr un mayor 
nivel de vida, que implica un consumo energético superior, tanto mayor desorden se 
producirá en los sistemas energéticos utilizados (por ejemplo, mayor contaminación). 
Por otro lado, y también según el Segundo Principio, toda la energía no puede ser 
reciclada. La energía utilizada en cualquiera de sus formas siempre acaba disipándose 
en forma de energía térmica degradada. Por ello no se puede realmente conservar 
la energía, en el sentido estricto de la palabra; sólo se puede intentar disminuir la 
velocidad de degradación de la energía, lo que se logrará procurando alcanzar 
mayores rendimientos de conversión de la energía disponible en energía útil. 
El rendimiento de los sistemas energéticos 
Se utilizan los términos equivalentes de rendimiento, eficacia o eficiencia 
de forma muy amplia para indicar la bondad de un sistema respecto a un sistema 
ideal. En función del concepto de idealidad que se defina, se pueden considerar 
rendimientos energéticos, económicos y sociales, expresiones todas ellas aplica-
bles al estudio de los sistemas que transforman energía. 
Respecto a los rendimientos energéticos, el Primer Principio indica que, 
cuando la energía se convierte de una de sus formas a otra con producción de 
trabajo, parte de la misma se disipa en forma de calor. La cantidad de calor 
disipado es una medida del rendimiento de un dispositivo, <!>0 : 
lPv = !D 
T 
9 
siendo E0 la energía de la forma deseada y E¡. la energía total utilizada. Esta 
definición es el resultado de un simple balance energético, y es la forma más 
usual de considerar la eficacia técnica. Así, un dispositivo que deba quemar 
combustible para producir energía mecánica (motor) tendrá rendimientos muy 
bajos (entre el 30 y el 40%), si es para producir calor (caldera) tendrá rendi-
mientos superiores (del orden del 60 al 70%), mientras que un dispositivo que 
evite completamente el uso del calor (turbina hidroeléctrica) puede tener rendi-
mientos superiores al 90% . 
Los rendimientos de un dispositivo son útiles para determinar los flujos de 
energía y comparar aparatos y procesos de un tipo particular bajo condiciones 
específicas; sin embargo, no son adecuados como indicadores del ahorro energé-
tico. Esto es debido a que en todos los procesos, además de producirse pérdidas 
en la cantidad de energía, se producen pérdidas en su calidad. Por ello el uso de 
la magnitud definida plantea varios problemas: 
• Su valor máximo depende del sistema y de la temperatura. 
• N o enfatiza adecuadamente el papel de un sistema global al determinar 
el posible rendimiento del uso de la energía. 
Por todo ello, una medida más útil del rendimiento debería tener en cuenta las 
pérdidas, tanto de cantidad como de calidad, mostrando la bondad de un sistema en 
comparación con uno ideal, que no pierda ni cantidad ni calidad. En otras palabras, 
se trata de buscar una medida del funcionamiento relativa al óptimo permitido. Este 
rendimiento de un sistema, <f>5 , puede definirse de la forma: 
EM ll>s=-
ET 
siendo EM la energía mínima (teórica) requerida por el sistema para realizar una 
tarea específica, dependiendo su valor de la forma de energía y del fin para el 
que ésta se quiera utilizar. El rendimiento del sistema permite determinar la 
bondad de una tarea, no de un aparato, e indica que, para un rendimiento 
termodinámico máximo (expresado por el Segundo Principio), es necesano 
coordinar la tarea a realizar con la fuente de energía apropiada. 
Por ejemplo, una estufa doméstica de carbón sólo tiene un rendimiento del 
sistema del 5% (energía necesaria para mantener la vivienda a una temperatura 
10 
respecto a la energía contenida en el combustible), mientras que el rendimiento 
del dispositivo oscila alrededor del 60% (energía proporcionada por la combus-
tión respecto a la energía contenida en el combustible). En este caso, para 
maximizar la tarea de calentar la vivienda, se debería sustituir la estufa por un 
sistema de calefacción por energía solar que, al operar a un nivel térmico 
inferior, puede proporcionar rendimientos del sistema superiores, con un rendi-
miento del dispositivo similar al de la estufa. 
El rendimiento económico de un sistema energético se mide comparando 
el coste de los sistemas de conservación de energía con el coste de la energía 
consumida sin conservación de energía. Estas comparaciones se hacen conside-
rando la inversión de capital inicial, la fiabilidad de la fuente de energía y las 
previsiones de aumento del coste de la misma. Así pues, la eficacia económica 
es una medida relativa, pero está claro que un aumento de los costes de la 
energía haría que, aunque los costes iniciales de la conservación de la energía 
sean generalmente altos, el rendimiento económico del sistema global pueda 
aumentar. 
Finalmente, el rendimiento social intenta medir las implicaciones sociales 
del uso de la energía, a las que no se les puede asignar un coste numérico. Así, 
el rendimiento energético de un automóvil varíamuy poco cuando va ocupado 
por cinco personas en vez de por una, pero el rendimiento social evidentemente 
cambia de forma ostensible, ya que se produce un ahorro considerable de 
energía. 
Gran parte de la ineficacia social de la energía usada en los países indus-
trializados es el resultado de unos hábitos descuidados adquiridos por la abundan-
cia de energía barata. Al aumentar los costes de las fuentes de energía, necesa-
riamente han de alterarse estos hábitos para que no disminuya bruscamente el 
rendimiento social. Esto no es un proceso simple, ya que los seres humanos 
difícilmente aceptarían reducir su nivel de vida de forma espontánea. 
Conversión y utilización de la energía 
Desde el punto de vista de la utilización de la energía, es necesario distin-
guir entre aquélla que se obtiene directamente de la Naturaleza, antes de cual-
quier transformación por medios técnicos (energía primaria o recursos energéti-
cos) y que, por tanto, corresponde a un tipo de energía almacenada, de aquellas 
11 
otras que deben sufrir una o varias transformaciones (energía secundaria o 
energía intermedia), para alcanzar la forma de la energía deseada por el consu-
midor (energía útil o energía final). 
La conversión de las diferentes energías primarias (combustibles fósiles, 
combustibles nucleares o fuentes renovables) en las formas de energía útil (calor, 
trabajo mecánico, iluminación), entraña una serie de operaciones o procesos, 
formando cadenas energéticas (Figura 1.1). Toda cadena energética, de acuerdo 
con el Segundo Principio, trae consigo una pérdida de energía, siendo ésta 
función de los sistemas de transformación (nivel tecnológico) seleccionados para 
el tipo de energía primaria utilizada. Al ser las pérdidas dependientes de la 
cadena energética, la producción de una cantidad dada de energía útil exige 
diferentes consumos de energía primaria. 
ENERGÍA PRIMARIA ENERGÍA INTERMEDIA ENERGÍA ÚTIL 
Combustibles fósiles 
Combustibles nucleares ------l 
Fuentes renovables 
Sistema de 
transformación 
--Pérdidas 
Figura 1.1: Conversión y utilización de la energía. 
Calor 
t--- Trabajo mecánico 
Energía eléctrica 
En efecto, con una determinada fuente de energía puede producirse una 
cantidad de energía útil muy inferior a otra, debido a que las tecnologías disponi-
bles para cada cadena energética a partir de diferentes energías primarias son 
también distintas. Así, la importancia relativa de las diferentes energías primarias 
sólo puede apreciarse mediante el conocimiento de su utilización y posibilidades 
de sustitución. Importancia que, a su vez, depende del desarrollo de las tecnolo-
gías y que, por tanto, ha variado de forma sustancial a lo largo de la Historia. 
La característica fundamental de las energías intermedias radica en la 
facilidad de su transporte y distribución. El ejemplo más importante de energía 
intermedia es la electricidad, producida a partir de diferentes energías primarias 
y transformable en diferentes energías útiles. Asimismo, los productos derivados 
12 
del petróleo (gasolina, gasóleo, etc.) constituyen otra energía secundaria de gran 
importancia. Se contemplan para el futuro el etanol y el hidrógeno como energías 
intermedias de gran importancia. 
Finalmente, la energía útil se obtiene como resultado de restar a las 
energías primarias las pérdidas ocasionadas en su transformación en energías 
secundarias, transporte, distribución y utilización de las mismas, pérdidas que 
pueden estimarse en un 50% del valor de la energía primaria. De ahí la gran 
importancia de tratar de disminuir el coeficiente de pérdidas o lo que es lo 
mismo, establecer una adecuada política de ahorro energético. 
Unidades de energía y potencia 
Un concepto de gran importancia práctica en la ingeniería de los sistemas 
productores de energía útil es el de potencia, definida como el trabajo desarrolla-
do en la unidad de tiempo y equivalente a la velocidad con que se produce una 
determinada forma de energía. Generalmente se tiende a utilizar como unidades 
de energía y potencia el Julio (J) y el Watio (W), respectivamente, al ser éstas 
las unidades recomendadas por el Sistema Internacional. No obstante, aún se está 
lejos de conseguir una unificación en la práctica por publicaciones y usuarios. 
A nivel operativo se utilizan diversas unidades para medir la energía y la 
potencia de un sistema, que conviene conocer para comprender fácilmente los 
valores que se utilizarán más adelante. Por ello, en las Figuras 1.2 y 1.3 se 
muestran los factores de conversión, tanto para las unidades de energía como 
para las de potencia. 
Por otro lado, también se ofrecen otras unidades de medida y factores de 
conversión para distintas fuentes energéticas en las Figuras 1.4 y 1.5, que 
pueden ser muy útiles . 
LA ENERGÍA COMO BASE 
DE LA CIVILIZACIÓN ACTUAL 
Toda la civilización ha sido construida tomando como base el descubri-
miento y dominio de nuevas fuentes de energía para el uso humano de una forma 
cada vez más eficiente y con medios cada vez más sofisticados. En realidad, el 
13 
mayor descubrimiento individual en la historia humana tiene que ver con los 
métodos para convertir la energía química contenida en la madera en calor y luz. 
Fue tal vez hace medio millón de años cuando los primeros homínidos 
descubrieron el fuego, pero el descubrimiento de sus virtudes no llegó hasta que 
la curiosidad venció al miedo. Durante centenares de miles de años los seres 
humanos sólo pudieron hacer uso del fuego manteniéndolo encendido de forma 
constante. Fue solo en tiempos relativamente recientes cuando el ser humano 
aprendió a encender una llama, momento en que el fuego llegó a ser verdadera-
mente dominado. 
EQUIVALENCIAS ENTRE UNIDADES DE TRABAJO O ENERGÍA, 
EN SUS FORMAS ELÉCTRICA, MECÁNICA Y TÉRMICA. 
ergio julio kW/h kgfm k cal CV-h B.T.U. HP-h 
ergio 1 lO"' 2 .778x 10"14 O ,l020x 10'4 2,389xl0·11 0,3774xl0·13 9,480x10"11 3,722xl0-14 
julio lO' 1 2,778xiO·' 0,1020 2,389xl0""' 0,3774xlO'"' 9,480xl0-c 3,722xl0"' 
kW/h 3,600xl013 3,600xl06 l 3,67lxl05 860 1,359 3413 1,341 
kgfm (1) 9,807xiO' 9,807 2,726xl0'"' 1 2,343xl0"3 0,3704xl0"5 9,297xl0"3 3,653xl0'"' 
kcal (2) 4,186xl010 4,186xl0"3 1,163xl0"3 426,9 1 1,581xi0·3 3,969 1,559xl0"3 
CV-h (3) 2,650xl0u 2,650xl06 0,736 2,700xl05 632,6 1 2510 0,9863 
B.T.U. 1,055xl010 1,0548 2,930xl04 107,6 0,2520 0,3984xl0-J 1 3,929xl0-c 
HP-h (4) 2,684xl013 2,684xl06 0,7457 2,737xl05 641,3 1,014 2545 1 
(1) Las equivalencias para el kilográmetro consignadas en esta tabla corresponden a una aceleración de la 
gravedad de 9,807 metros por segundo al cuadrado. 
(2) Kilocaloría (calor necesario para elevar de un grado centígrado la temperatura de un kilogramo de agua) 
se ha definido como la 1/860 parte del kilovatio-hora. 
(3) y (4) Con referencia al caballo de vapor-hora y al horse-power-hour (caballo de vapor inglés), veánse las 
observaciones consignadas en la figura l. 3. 
Figura 1.2: Equivalencias entre unidades de energía. 
En los primeros días de la civilización, el fuego se empleó no solo para la 
iluminación, calefacción, protección y cocina, sino también, llegado el momento, 
para el aislamiento de los metales a partir de sus menas y para su manejo des-
pués, para la cocción de la cerámica y de los ladrillos e incluso para fabricar 
vidrio. 
14 
Por otra parte, hacia el año 9000 a.C. los seres humanos comenzaron las 
prácticas de la agricultura y de la ganadería, y de ese modo incrementaron el 
abastecimiento de alimentos y, respecto de los animales, encontraron una fuente 
directa de energía. Estos aportaron unos músculos más potentes para llevar a 
cabo tareas necesarias, empleando como combustible unos alimentos demasiado 
burdos como para que los seres humanos pudiesen comerlos. 
ergio/s kW cv (1) kcal/h B.T.U./min HP (2) 
ergio/s 1 10.10 1.3596 x w-10 o.8598 x w-' 5,689 x w-9 1,341 X 10"10 
kW 1010 1 1,359 860 56,89 1,341 
cv (1) 0 736 X 1010 
' 
0,736 1 632,96 41,87 0,987 
kacl/h 1,163 X 1071,163 x w-3 1,580 x w-3 1 6,615 X 102 o. 1559 x w-2 
B.T.U.Imin 1,758 X 108 1,758x 102 2,388 x w-2 15,12 1 2,357 x w-z 
HP (2) 7,457 X 109 0,7457 1,013 641,40 42,41 1 
(1) Se trata del caballo de vapor de 75 kilográmetros por segundo. 1 kgm/s =9.807 vatios=0,009807 kW. 
(2) Horse-power, o caballo de vapor inglés, equivalente a un trabajo de 550 libras por pie (foot-pounds) por segundo, 
al que corresponden O, 7457 kilovatios. También es frecuente considerar al horse-power equivalente a O, 746 kilovatios. 
Figura 1.3: Equivalencia entre unidades de potencia. 
Hacia el año 3500 a.C. se inventó la rueda, que no constituyó una fuente 
directa de energía, pero sí una fuente de ahorro, ya que reducía el gasto de 
energía para vencer el rozamiento. Asimismo, hacia esa época las primitivas 
balsas empezaron a emplearse para transportar cargas con ayuda de la energía 
de una corriente de agua. 
Hacia el año 2000 a.C. comenzaron a utilizarse las velas para captar la 
energía del viento, por lo que ésta aceleró el transporte e incluso pudo forzar a 
un navío a moverse en contra de la fuerza de las corrientes. Hacia el año 1000 
a.C. los fenicios surcaban ya toda la extensión del Mar Mediterráneo. 
Aproximadamente hacia el año 50 a.C. los romanos empezaron a emplear 
la rueda hidráulica para realizar diversos trabajos: moler grano, triturar menas, 
bombear agua, etc. En ese tiempo también entraron en uso los molinos de viento 
que, posteriormente, en los tiempos medievales, constituyeron una importante 
fuente de energía en Europa Occidental. Fue asimismo en los tiempos medievales 
cuando los seres humanos comenzaron a quemar unas piedras negras llamadas 
15 
carbón en los hornos metalúrgicos, a emplear la energía magnética para las 
brújulas de los barcos y a usar la energía química (pólvora) para la guerra. 
UNIDADES DE MEDIDA Y FACTORES DE CONVERSIÓN UTILIZADOS 
(EQUIVALENCIAS ENERGÉTICAS) 
1 tec=7x106kca1 1 tep= 107kcal l tep = 1,428 tec l termia= 103kcal 
Poder Equivalen- Poder Equivalencias 
calorif. cias calorif 
Unidad Unidad 
CARBONES PETROLEO 
kcal/kg tec tep kcal/kg tec tep 
Hulla 6.034 t 0,862 0,604 Crudo 10.000 t 1.428 1,000 
Antracita 5.166 t 0,738 0,517 G.L.P. 11.800 t 1.686 1,181 
Coque 6.650 t 0,950 0,665 Gasolinas, 
Kerosenos ,gas-
Lignito negro 2.765 t 0,395 0,277 oil y naftas 10.500 t 1.500 1,050 
Lignito pardo 2.163 t 0,309 0,216 Fuel-oil 10.000 t 1.428 1,000 
Resto productos 9.500 t 1.357 0,950 
GAS ELECTRICIDAD 
Energía primaria 
Gas natural y de 
103 Nm3 
equivalente para 
emisión 10.000 1,428 1,000 la producción. 2.576 * MWh 0,368 0,258 
Propano 11.900 t 1,700 1,190 Consumo 860 * MWh 0,123 0,086 
Butano 11.800 t 1,686 1,181 1 TWh= 103 GWh= 106 MWh= 109 kWh= 1012Wh 
* kcal/kWh. 
El poder calorífico de los carbones es el real del año 1982. Siguiendo el método empleado en el Plan 
Energético Nacional y en la O. C.D. E., llamado de "sustitución parcial "; la energía primaria equivalente para 
producir un MWh es igual a la medida de los consumos específicos de todas las centrales térmicas de servicio 
público en 1981; por tanto, esta equivalencia se aplica a los MWh producidos en las centrales hidroeléctricas 
y nucleares, cuando se quiere calcular la energía primaria. 
Figura 1.4: Equivalencias energéticas. 
La Revolución Industrial 
La subordinación de la energía al ser humano alcanzó su momento trascen-
dental hacia finales del siglo XVII, cuando el británico Thomas Savery patentó 
16 
en 1698 su ingenio de vapor que, basado en el digestor de vapor, diseñado en 
1679 por el francés Denis Papin, sirvió para extraer agua de minas o pozos. Pero 
el invento resultaba peligroso (la alta presión del vapor solía hacer reventar 
calderas o tuberías) y poco eficaz (se perdía el calor del vapor cada vez que se 
enfriaba el recipiente). Siete años después, Thomas Newcomen construyó una 
máquina más perfecta, con pistón y cilindro, que funcionaba a bajas presiones. 
Tampoco tuvo mucho éxito Newcomen y la máquina de vapor siguió siendo un 
artilugio secundario durante más de sesenta años hasta que, en 1782, James Watt 
desarrolló su máquina de vapor (Figura 1.6}, tres veces más potente que su 
predecesora y que se convirtió en el estandarte de la civilización mecanizada. 
CONVERSIONES DE ENERGÍAS USUALES. 
Ejemplo: Un galón de gasolina equivale a 5, 78/1.000 toneladas de carbón (5, 78 x 10 -J) 
tonelada 
barril de galón de kilogramo 
Pie cubico 
pie-libra kWh kilocaloría de car- B.T.U . de gas 
bón 
petroleo gasolina de uranio 
natural 
pie-libra 1 3,77x10·' 3,24xl0"4 4,98xto·11 2,22xl0-10 8,62xl0'9 2,03xl0-'4 1,29x10'3 1,22xl0-6 
kWh 2,66xl06 1 8,60xlOZ 1,32xl0"4 5,88xlO"" 2,29xl0'1 5,38xto·• 3,4lx1Ql 3,25 
kilocaloría 3,09x1& 1,16xi0·3 1 1,54xlO·' 6,84xl0'7 2,66x10'5 6,26xl0'11 3,97 3,78xto·3 
tonelada 
2,0lxl010 7,56x.l03 6,50x106 1 4,45 1,73x10Z 1,07xiO"" 2,58xl0' 2,46xl0"' 
de carbón 
barril de 
4,5lxl09 1, 70x 1& 1,46xl06 2,25xl0'1 1 38,9 9,15xl0·5 5,8úxl06 5,52x1Ql 
petroleo 
galón de 
1,16xl08 43,7 3,74xl04 5,78xl& 2,57x i0·2 1 2,35xl0-6 1,49xl~ 1,42xlOZ 
gasolina 
kilogramo 
4,92xl013 1,86xlO' 16,0 2,46xle>l 1,09xl04 4,26xl~ 1 6,34xl010 6,04x107 
de uranio 
B.T.U. 7,78xlOZ 2,93xl04 2,52x10'1 3,85x 10'8 1,72x10'' 6,7lxl0-6 1,15xl0'11 1 9,25xiO"' 
pie cúbico 
de gas 8,17xl05 3,08x10·' 26,5 4,07xl0'5 1,8lxl0"' 7,04xi0·3 1,66xl0'8 l,Olxl03 1 
natural 
Un barril es aproximadamente igual a 42 galones (en USA). 
Los factores de conversión para el carbón, petróleo y gasoJina son para tipos medios. Todos los factores de 
conversión implican conversiones directas de una unidad a otra. No se tienen en cuenta, por ejemplo, 
rendimientos de conversiones térmicas a eléctricas. 
Figura 1.5: Conversiones energéticas usuales. 
En épocas posteriores se acrecentó sin cesar la eficacia de la máquina de 
Watt, principalmente mediante la aplicación de vapor cada vez más caliente a 
17 
presiones cada vez más altas. Esto llevó a que muchos países adoptaran la 
energía de la máquina de vapor, lo que produjo un abandono de los campos y de 
las industrias domésticas, iniciándose la denominada Revolución Industrial. 
BOMBA DE AGUA FRIA CAMISA REFRIGERADORA 
CONDENSADOR 
Figura 1.6: Má(tuina de vapor de Watt. 
La máquina de vapor revolucionó también el transporte. Dentro del 
transporte marítimo, en 1787 el americano John Fitch construyó el primer barco 
de vapor funcional, pero su aventura fue un fracaso financiero. Diez años 
después, Robert Fulton botó su barco de vapor con tanta publicidad, que se le 
consideró su inventor. A partir de 1830, los barcos de vapor cruzaron ya el 
Atlántico propulsados por hélices, una mejora considerable en comparación con 
las ruedas laterales de palas. 
En 1884 un ingeniero británico, Charles Parsons, ideó una gran mejora de 
la máquina de vapor relativa a los buques: en vez de que el vapor hiciese funcio-
nar un pistón que, a su vez, movía una rueda, dirigió una corriente de vapor 
directamente contra las paletas de la rueda, con lo que ésta podría resistir más 
calor y alcanzar mayores velocidades. Se había inventado la primera turbina de 
vapor práctica, y no pasó mucho tiempo antes de que todos los barcos fuesen 
movidos por este tipo de turbinas. 
18 
Mientras tanto, en el transporte terrestre también comenzaba a dominar la 
máquina de vapor. En 1814, el inglés George Stephenson, basándose en trabajos 
anteriores de Richard Trevithick, construyó la primera locomotora funcional de 
vapor. El movimiento alternativo de los pistones movidos a vapor pudo hacer 
girar las ruedas sobre los rieles de igual manera que había hecho girar con 
anterioridad las ruedas de palas en el agua. Alrededor de 1830, el americano 
Peter Cooper construyó la primera locomotora comercial de vapor y en 1869 ya 
había quedado cubierta toda la superficie de los EE.UU. por una red ferroviaria. 
Todos estos avances fueron conseguidos gracias a la formulación del 
Primer Principio de la Termodinámica por Heinrich von Helmholtz en 184 7y 
el Segundo Principio por Rudolf Clausius en 1850, ya que de esta forma se pudo 
comprender el funcionamiento de las máquinas de vapor. 
A mitad del siglo XIX, el desarrollo tecnológico no había alcanzado el 
punto en que se requiriesen fuentes de energía especiales. De hecho, hasta 1865 
la madera fue la principal fuente energética, que proveía entre el 80 y el 90% del 
combustible necesario. 
Aunque desde 1820 había comenzado la explotación a gran escala del 
carbón, en 1859 comienza a utilizarse el petróleo, al perforar Edwin Drake el 
primer pozo petrolífero de la historia, en Pennsylvania (EE.UU.). Durante los 
siguientes 50 años los usos del petróleo resultaron limitados, pero con la llegada 
del motor de combustión interna (Nikolaus Otto, 1876) empezó a existir una gran 
demanda de petróleo. 
En contrapartida, con la creciente disponibilidad del petróleo, se produjo 
una gran explosión de nuevos inventos tecnológicos: el generador eléctrico 
(Friedrich von Hefner, 1872), la luz eléctrica (Thomas Edison, 1879) y el 
automóvil (Gottlieb Daimler y Karl Benz, 1885). La primera central eléctrica de 
corriente alterna, construida por George Westinghouse en 1893, significó además 
el comienzo de un sistema de distribución de energía de uso cotidiano. 
El siglo XX hasta la crisis energética 
El uso de la energía aumentó bruscamente durante la primera década del 
siglo XX, siendo necesario doblar la producción de carbón y cuadruplicar la de 
petróleo. Asimismo, la producción de energía eléctrica casi se triplicó en cinco 
19 
NUCLEARI% 
ffiDRAULICA S% 
GAS 17% 
CARBON30% 
años (de 1902 a 1907) 
y, sobre 1917, el con-
sumo de electricidad 
era más de siete veces 
mayor de lo que era a 
principios de siglo. 
Después de la 
Primera Guerra Mun-
dial, la producción de 
carbón comenzó a 
caer estrepitosamente. 
En 1918, su consumo . . 
Figura l. 7: Estructura energética mundial en 1973. era SeiS veces supenor 
al del petróleo, en 
1925 sólo era tres veces mayor y en 1930, era sólo del doble. Finalmente, el 
consumo de petróleo superó al de carbón justo después de la Segunda Guerra 
Mundial y siguió creciendo posteriormente. 
Finalm~nte, el ser humano descubrió la energía nuclear. Los primeros 
estudios sobre materiales radiactivos se llevaron a cabo en Francia y Gran 
Bretaña a finales del siglo pasado. Pero fue en 1938, en Alemania, cuando Otto 
Hahn logró la primera fisión artificial del átomo de uranio; en 1942, Enrico 
Fermi construyó el primer reactor nuclear en EE.UU. A pesar de las esperanzas 
de rápido desarrollo, esta fuente de energía ocupaba, a mitad de los años setenta, 
sólo una pequeña parte de la producción mundial de energía. En efecto, la 
estructura energética de 1973, año en que se consumían en el mundo más de 
6.000 millones de tep (toneladas equivalentes de petróleo), era aproximadamente 
la que muestra la Figura l. 7. En ese momento comenzó la llamada crisis energé-
tica. 
Desde la crisis de 1973 hasta la actualidad 
A comienzos de los años setenta se hizo patente que los combustibles 
fósiles, que durante tanto tiempo habían sido la base en que se fundamentaba el 
mundo moderno, podían quedar agotados en un futuro no demasiado lejano. Por 
primera vez se invertía la relación entre el ritmo de descubrimiento de reservas 
y el crecimiento del consumo, con lo que ante la Humanidad se presentaba la 
20 
perspectiva realista, basada en evaluaciones científicas, de que el agotamiento de 
estos recursos se produciría durante la próxima generación. 
Este hecho y factores de tipo económico indujeron a los países de la OPEP 
(Organización de Países Exportadores de Petróleo), que en 1973 controlaban el 
67% del mercado mundial de los crudos, a decretar un embargo petrolífero, con 
el consiguiente aumento de los precios de los crudos. Posteriormente, y como 
consecuencia de un círculo vicioso, estos precios siguieron subiendo, producién-
dose otro aumento brusco en 1979 (segunda crisis del petróleo). 
Las dos crisis sucesivas del petróleo hicieron pasar la factura petrolera del 
0,5 al 5% del producto interior bruto mundial. Esto significó que el 4,5% de la 
renta mundial fue a parar directamente a unos pocos países para pagar práctica-
mente los mismos bienes que se estaban comprando antes de la crisis, lo cual 
produjo en primer lugar una fuerte caída en la demanda, y a continuación una 
gigantesca ola inflacionista, producida por unas políticas económicas relajadas 
que trataban de luchar contra la crisis. En los países exportadores, este enorme 
flujo de riqueza no supo ser aprovechado adecuadamente, llevándose a cabo 
proyectos de dudosa rentabilidad o que nunca funcionaron y que acabaron con 
la mayor parte de las rentas recibidas. 
Sin embargo, el mundo industrializado reaccionó de forma diferente. Un 
fuerte endurecimiento de las políticas monetarias reduciría drásticamente la 
inflación, el aparato industrial era reconvertido a costa de un duro ajuste y los 
consumos de petróleo, drásticamente reducidos. Aunque la demanda de petróleo 
se mostraba altamente inelástica a corto plazo, se comprobaría que no sucedía 
lo mismo a largo plazo. 
Todo ello llevó a que la demanda mundial de petróleo por habitante fuera 
en 1985 un 12% inferior a la de 1973 y, lo que es más importante, a una 
reducción del mercado controlado por la OPEP, que ha pasado a sólo el 32%. 
Esta pérdida de control y la falta de solidaridad manifiesta de los miembros de 
la organización, incumpliendo los acuerdos sobre cantidades y precios, hicieron 
inevitable un hundimiento del mercado. 
Este hundimiento se produjo a principios de 1986, situándose los precios 
del petróleo alrededor de 12 dólares/barril y estabilizándose en los años siguien-
tes en una banda comprendida entre 15 y 20 dólares/barril (Figura 1.8). El 
21 
consumo en 1997 era de alrededor de una 9. 000 millones de tep, pero su estruc-
tura seguía siendo muy similar a la de 25 años antes. 
En este marco, las políticas energéticas de los países desarrollados siguen 
manteniendo los objetivos de desarrollo económico, seguridad de suministro y 
protección del medio ambiente, para lo que son instrumentos válidos la diversifi-
cación de fuentes energéticas y sus procedencias, la mejora de la eficiencia en 
el uso y conservación de la energía y la investigación y desarrollo de nuevas 
tecnologías. 
40,00 ...,-------:-------:-----..,..-----:---------.----, 
35,00 
30,00 
25,00 
15,00 
10,00 
5,00 
' . ' . 
·· · ·· · · ········ · ·-~·· · · · · ·· ·· · ··· · ···.· ····· · · · ····· · ··~·-···· ···· · · ·· ·· · ·t · · · · · ··· ·· ······· · t · · ·· ·· ··· · · ··· · · - · 
: : : : : 
: : . : . . ' 
' ' ' . ' . ' : ' ···· · ···············-· ·--- -· ···· . . . ' 
' ' . ' . . . . --- -- ·· · · ·· ------·4·· ·· --- -·-··· ·- --········ · · -- --···· · · ··· ············ · ··· ··· · ···· ·-····-·· ······ ·-······-···· • • • • 1 
: : : . . . . . . . . . ' . . . . . . . . . . . . • ••••••• • •••••••••!••••• • ••• • •• •••••!·············· ····:· ............... . ............... . , ... . . ••.•......... . . . . . . . . . . . . . ·· · ·- ·············!· · ······ -·· · ··· ··!··--· ······ · ······!·· .. .. . . . 
! ~ t . 
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······ - --····· · ······················ · -··· ·· ······· · -- - --- ··· ·· · · · ··· · · · ······~~----···· · ·· · ····· • • t • . . . . . . . . . . . . . . : 
' ' . . . 
-· ·· ··· · ··- - --- - ·!······ ·· · · · ····· · · i············· · ··· - ~---··········· · · · · t··· · · ---··········t· · · · ···· · ·······- -. . . . . . . . . . . 
: : ' . . . . . . 
0,00+-------------~·r-----------r-------------+'----------~----------~~----------4 
1970 1975 1980 1985 
AÑO 
1990 1995 2000 
Figura1.8: Evolución de los precios del petróleo. 
La Historia ha enseñado al ser humano que se requieren muchos decenios 
para pasar de una fuente energética a otra. Así, la sustitución de la leña por el 
carbón y después, de éste por el petróleo, necesitó más de medio siglo. Estos 
cambios se realizaron en condicionesfavorables de crecimiento económico 
rápido y disminución constante de los costes de las nuevas fuentes de energía. 
22 
En cambio, de ahora en adelante, la tarea de mantener un aprovisionamiento 
suficiente será, en muchos aspectos, más dificil. La población mundial se está 
incrementando actualmente a un ritmo sin precedentes, previéndose su duplica-
ción en los próximos 50 años. Por otro lado, debido a la marcada influencia de 
la actual estructura energética en el nivel de vida de todos los paíse~:; del mundo, 
el agotamiento de estos recursos naturales implica un gran desafío. Parece pues 
que, con la crisis energética se ha abierto una etapa de transición, que podría 
durar hasta que se logre sustituir la actual fuente de energía por otra. 
Mientras tanto, el consumo de hidrocarburos seguirá siendo fundamental 
para el funcionamiento de la sociedad, siendo necesario diversificar las fuentes 
de energía, según las condiciones y posibilidades de cada país, para que cada 
comunidad procure encontrar su propia alternativa energética en función de sus 
recursos naturales. 
El despertar de la responsabilidad en el campo energético de todos los 
países del mundo debe ir acompañado de una labor de clarificación de conceptos 
a la opinión pública. Aunque ya se ha producido una mayor sensibilización de 
la misma frente a la necesidad de emprender políticas de conservación y ahorro 
energético, todavía es necesario proceder a una amplia información relativa a la 
imprescindible adopción de tecnologías basadas en soluciones energéticas 
alternativas, principalmente de aquéllas procedentes de fuentes renovables. 
Algo sí es seguro, y es que los modelos predominantes de crecimiento ya 
no pueden seguir basándose en los actuales sistemas energéticos. Estudios 
recientes han demostrado que, dado que suele existir una marcada correlación 
positiva entre el grado de desarrollo de un país y su utilización de energía, es 
posible elaborar estrategias de desarrollo que requieren un consumo de energía 
menor que en el pasado. Los nuevos sistemas energéticos habrán de elaborarse 
para todos los países sobre la base de una mayor diversificación y auTosuficiencia 
y de un aumento considerable de la utilización eficaz de las fuente~- de energía. 
, 
RECURSOS ENERGETICOS 
Los alrededor de 7. 000 millones de habitantes que pueblan la Tierra utilizan 
aproximadamente unos 12 TW de potencia energética, cifra que equivale a alrede-
dor de 1, 7 kW /hab. El problema reside en que este valor no es uniforme en todo 
el mundo: mientras que en los países industrializados es de unos 6 k \V/hab, en el 
23 
resto del mundo (un 75% de la Humanidad) no llega a los 0,5 kW /hab y más de 
500 millones de personas viven con un consumo inferior a 0,1 kW/hab. Dicho de 
otro modo, el consumo de energía reproduce casi exactamente los perfiles del 
actual sistema económico mundial. 
A juzgar por las previsiones más dignas de crédito, en los primeros años 
del siglo XXI habitarán en el planeta unos 8.000 millones de personas, que 
consumirán un promedio de unos 3 kW/hab. Esto representa un consumo 
energético total de 24 TW, unas dos veces el consumo actual. Cincuenta años 
después, en el 2050, la Tierra podría contar con 10.500 millones de habitantes, 
con un consumo medio de unos 5,3 kW /hab, representando un total mundial de 
56 TW, unas cuatro veces y media el consumo actual de energía. 
En estas condiciones se plantea una cuestión obvia: si las reservas energé-
ticas se están agotando, ¿de dónde se obtendrá toda esa cantidad de energía?. 
Para contestar a esta pregunta es necesario estudiar la panorámica de los distintos 
medios energéticos que se encuentran hoy en fase de explotación o investigación 
y que previsiblemente acompañarán a los seres humanos en su andar hacia el 
futuro. 
A este respecto es imprescindible diferenciar las fuentes energéticas según 
su origen, ya que de él no sólo dependerá su posible duración sino que además 
encauzará la tecnología de aprovechamiento de las mismas. Se distinguen así: 
• Energías no renovables, de origen terrestre, ya que llevan almacenadas 
en la Tierra durante millones de años y, por lo tanto, son recursos finitos 
(capital energético) y de distribución geográfica irregular. 
• Energías renovables, que tienen su origen en el flujo continuo de la 
energía del Sol (renta energética) y se disipan a través de ciclos naturales. 
Fuentes de energía no renovables 
Dentro de las fuentes de energía no renovables se consideran los combusti-
bles fósiles actualmente utilizados (carbón, petróleo, gas natural) , así como el 
uranio , materia prima imprescindible en la producción de la energía nuclear de 
fisión. Estas fuentes energéticas son consideradas actualmente como convencio-
nales, pero existen otras fuentes alternativas, cuyo estudio para su aprovecha-
24 
miento a gran escala se ha iniciado hace pocos años: se trata de las pizarras 
bituminosas y las arenas asfálticas. Curiosamente, España tiene cierta experien-
cia en la explotación de pizarras bituminosas, de las que un importante yacimien-
to en Puertollano (Ciudad Real) comenzó a ser explotado en los años cincuenta, 
yacimiento que entonces era rentable, debido a las dificultades económicas de la 
época. 
Los combustibles fósiles tienen su origen en la descomposición de materia-
les biológicos formados hace casi 100 millones de años, estando su energía 
contenida en los enlaces químicos. 
El carbón es el principal combustible fósil en cuanto a la cantidad existen-
te. Sus reservas económicamente explotables se cifran en algo más de un billón 
de toneladas, de las que más del 60% se encuentran en EE.UU., ex-URSS y 
República Popular China. 
En el año 1950 el carbón cubría el 60% de las necesidades energéticas 
mundiales. En la actualidad, este porcentaje se ha reducido a la mitad, siendo la 
cifra de producción absoluta de aproximadamente 4.000 millones de Tm/año. 
Sin embargo, la utilización del carbón plantea una serie de problemas aún 
no resueltos totalmente; a las grandes dificultades derivadas de su explotación y 
transporte hay que añadir los problemas ambientales, ya que el carbón produce 
en su combustión compuestos contaminantes. Por estos motivos se están investi-
gando diversos modos de transformar el carbón en un combustible líquido o 
gaseoso, para poder utilizarlo más eficazmente. 
Los procesos de licuefacción del carbón consisten en el paso de la potencia 
energética almacenada en el mismo a otros derivados líquidos, que están exentos 
de cenizas, azufre y otros contaminantes, cuya combustión es controlable y cuyo 
manejo es más fácil. La gasificación del carbón, proceso más drástico que el de 
la licuefacción, produce gases combustibles de composición variable que pueden 
ser utilizados como tales o ser transformados en combustibles líquidos o en 
diversos productos químicos. 
El petróleo es, indudablemente , el combustible fósil más útil, principal-
mente porque es muy fácil de transportar, y continuará siendo la principal fuente 
de energía, aunque disminuyendo su participación de una forma progresiva. 
25 
Hasta el momento se ha consumido aproximadamente la tercera parte de 
los 150.000 millones de toneladas descubiertas. De las reservas que quedan sin 
explotar, más de la mitad se encuentran en Oriente Medio. De cualquier forma 
existen otros 150.000 millones de toneladas de petróleo que hoy no son econó-
micamente explotables, pero que podrían extraerse por procedimientos muy 
costosos. 
Los productos que se pueden obtener de esta fuente de energía son de 
sobra conocidos, siendo procesado el petróleo tanto en refinerías como en 
complejos petroleoquímicos, donde se utiliza como materia prima para la 
obtención de muy diversos e importantes productos de la vida cotidiana actual 
(por ejemplo, los plásticos). 
El gas natural es un combustible limpio y conveniente, con buenas 
aplicaciones en los más diversos sectores. Las reservas mundiales son amplias, 
unos 65.000 millones de tep,aunque el futuro papel del gas natural como fuente 
energética vendrá determinado no sólo por sus reservas, sino también por cómo 
se resuelvan los problemas de transporte y distribución del gas desde los pozos 
a los consumidores y por las políticas de exportación seguidas por los países 
productores. 
Actualmente la mayor parte del gas natural se transporta por gasoductos, 
habiéndose construido a lo largo de todo el mundo más de 50.000 km de tuberías 
destinadas a tal fin, lo que representa una importantísima infraestructura de 
distribución de esta fuente de energía. 
Los combustibles fósiles alternativos, pizarras (o esquistos) bituminosas 
y arenas asfálticas (alquitranadas) presentan un lazo de parentesco geológico 
bastante estrecho con el petróleo. Sin embargo, las primeras preceden al petró-
leo, mientras que las segundas son el resultado de la degradación de los crudos 
clásicos. 
Las pizarras bituminosas son rocas ricas en querógeno, sustancia orgáni-
ca sólida precursora del petróleo que se descompone en hidrocarburos cuando 
queda hundida a varios miles de metros de profundidad y sometida a temperatu-
ras de 60 a 110°C. Cuando la roca se encuentra a escasa profundidad (bajas 
presiones y temperaturas), como sucede con las pizarras, el querógeno permane-
ce estable y sólo se pueden generar los hidrocarburos por procedimientos 
26 
técnicos tales como la pirólisis. Las pizarras bituminosas constituyen, pues, la 
roca madre potencial del petróleo, que no ha sufrido hundimientos bajo nuevas 
capas sedimentarias ni la consiguiente elevación de temperatura. 
Por el contrario, las arenas asfálticas se sitúan mucho más tardíamente en 
la geología del petróleo. De hecho, se trata de yacimientos de crudo clásico que se 
han acumulado en zonas porosas (arenas), donde se han degradado las fracciones 
más ligeras, mientras que los componentes pesados han permanecido intactos. Es 
decir, el petróleo normal ha sido progresivamente modificado hasta formar un 
alquitrán pesado, viscoso y muy a menudo rico en azufre atrapado en bolsas de 
arena, lo cual hace que se le conozca como arena asfáltica o alquitranada. 
Las reservas de estos combustibles fósiles son muy importantes, del orden 
de 350.000 millones de tep, pero su actual utilización es muy pequeña, debido 
a los problemas inherentes a la extracción del combustible de las rocas que lo 
acompañan. Aunque se han propuesto diversos sistemas de recuperación del 
combustible, siguen las investigaciones al respecto, buscando mejorar las tecno-
logías existentes e intentando desarrollar otras nuevas que permitan reducir los 
elevados costes actuales de producción. 
El uranio es el combustible fundamental para la obtención de energía 
nuclear de fisión. Este proceso consiste en bombardear un núcleo de uranio con 
neutrones que provocan su división (fisión) en núcleos más ligeros, originando 
una reacción en cadena que libera enormes cantidades de energía. 
La primera reacción nuclear en cadena se produjo en Chicago (EE.UU.) 
en 1942. Desde entonces están en funcionamiento, construcción o en proyecto 
más de 550 centrales nucleares, con una potencia de más de 400.000 MW. La 
demanda actual de uranio (30.000 Tm/año) es inferior a la oferta (50.000 
Tm/año), situación que se conservará hasta casi finales de siglo, según sea el 
crecimiento de la potencia nuclear instalada. Así, puede decirse que las reservas 
de uranio garantizan suministros de materia prima energética durante los próxi-
mos 15 ó 20 años, utilizando reactores térmicos tradicionales y que si continúan 
estos sistemas, en el primer cuarto del siglo XXI se agotará esta fuente de 
energía. 
Son del dominio público las incertidumbres que rodean a la fisión nuclear, 
tanto respecto a su seguridad como a su aceptación. Aún ausentes estos proble-
27 
mas, existen razones sustanciales para dudar que la fisión nuclear pueda ser 
utilizada en la escala necesaria para evitar una dependencia continuada y crecien-
te de los combustibles fósiles, por lo menos en las próximas décadas. 
Finalmente, no se puede hablar de la energía nuclear sin citar la debida al 
proceso de fusión, consistente en unir dos núcleos ligeros (deuterio y tritio, 
isótopos del hidrógeno) para formar uno más pesado (helio), de menor contenido 
energético, con lo que se liberan grandes cantidades de energía. Obsérvese que 
el deuterio puede obtenerse en cantidades ilimitadas a partir del agua del mar y 
el tritio se obtiene irradiando con neutrones el litio (elemento muy abundante) en 
el reactor de fusión. En este caso, pues, no existe problema alguno de disponibi-
lidad de combustible, por lo que se está tratando con una energía renovable, 
cuyo residuo de operación es limpio. 
Sin embargo, no se ha incluido su estudio bajo el apartado de las fuentes 
renovables de energía, dado que la fusión nuclear sólo se conoce sobre la Tierra 
en forma de bomba de hidrógeno, ya que aún la tecnología no ha hecho factible 
los reactores de fusión, que no se espera que sean comerciales antes del año 
2050. Ello es debido a que, para obtener una reacción de fusión, hay que 
someter el combustible a temperaturas de varios millones de grados durante el 
tiempo suficiente, lo que hasta ahora sólo ha logrado la Naturaleza, ya que el Sol 
es realmente un inmenso reactor de fusión que proporciona las denominadas 
energías renovables. 
Como resumen del estudio de las fuentes de energía no renovables, en la 
Figura l. 9 se muestran los recursos mundiales estimados de dichas energías 
(datos que suelen ser discrepantes unos de otros, según la bibliografía consulta-
da), clasificadas en tres grupos por su importancia económica: 
28 
• Grupo 1: Fuentes de importancia económica actual a nivel regional, 
con tecnologías plenamente desarrolladas. 
• Grupo 2: Fuentes de poca importancia económica actual a nivel regio-
nal o con tecnologías poco desarrolladas y que presentan interés a medio 
plazo. 
• Grupo 3: Fuentes no utilizables actualmente, con tecnologías poco o 
nada desarrolladas y que presentan interés a largo plazo. 
GRUPO FUENTE RECURSOS (tep) 
Combustibles fósiles: 
Petróleo 3,1 X 1011 
Gas natural 2,4 X 1011 
1 Carbón 7,0 X 1012 
Combustibles nucleares (fisión): 
Uranio 8,4 X 1010 
Hidrocarburos no tradicionales: 
Pizarras bituminosas 3,5 X 1011 
2 
Arenas asfálticas 3,5 X 1011 
Combustibles nucleares (fisión): 
Torio 2,4 X 1012 
3 
Combustibles nucleares (fusión): 
Deuterio 2,4 X 1017 
Figura 1.9: Recursos energéticos mundiales de fuentes no renovables. 
Fuentes de energía renovables 
Las fuentes de energía renovables son aquéllas que proceden del flujo de 
energía que recibe continuamente la Tierra, y que tiene su origen en el Sol, 
aunque en ciertos casos existe una cierta contribución de los campos gravitatorios 
terrestre y lunar. 
Aunque el 30% de la energía procedente del Sol es reflejada por la 
atmósfera terrestre, el 70% restante la atraviesa experimentando o no cambios 
en sus características, lo que da lugar a las distintas fuentes renovables de 
energía (Figura 1.1 0), cuyas formas de captación y aprovechamiento serán 
asimismo diferentes. 
La energía procedente del Sol que atraviesa la atmósfera sin experimentar 
cambios sensibles, se denomina energía solar directa, siendo la que proporciona 
a los seres vivos luz y calor. 
La diferente distribución de la energía solar en la atmósfera influye 
asimismo en el movimiento de las masas de aire. Cuando el aire se calienta 
tiende a subir y es rápidamente sustituido por aire más frío, fenómeno que 
constituye el origen de los vientos. Por consiguiente, la energía eólica, o energía 
29 
Figura 1.10: Energías renovables. 
contenida en el viento es una forma indirecta de la energía solar y, por tanto, de 
naturaleza renovable. 
Otra parte de la energía solar que penetra en la atmósfera es absorbida por 
las plantas verdes para su crecimiento, que la almacenan en forma de energía 
química. Este es el primer eslabón de lo que se conoce como energíade la bioma-
sa, que se extiende posteriormente a todos los seres vivos e inevitablemente está 
contenida en los diferentes tipos de residuos orgánicos que aquéllos generan. 
Por su parte, la energía contenida en el interior de la Tierra o energía 
geotérmica tiene también su origen remoto en el Sol. Muchas veces se considera 
esta fuente de energía como no renovable, dado que no es debida al flujo energéti-
co continuo procedente del exterior de la Tierra. Sin embargo, la continua disipa-
ción de la misma debida, entre otras razones, a la fricción de las rocas internas de 
la corteza terrestre, hace que su flujo se pueda considerar prácticamente inagotable, 
por lo que se estudia como fuente renovable en diversas ocasiones. 
Cuando el agua del mar absorbe la energía solar, se evapora y pasa a la 
atmósfera. Sin embargo, después de un cierto tiempo, vuelve a caer en forma 
30 
líquida o sólida, acumulándose a diferentes alturas sobre la tierra. La energía 
potencial que poseen estas masas de agua situadas a cierta altura se transforma 
en energía cinética al precipitarse agua hacia zonas más bajas. A la energía 
contenida por el agua en las condiciones citadas se la denomina energía hidráu-
lica y se trata, evidentemente, de una fuente renovable de origen solar. 
Finalmente, la acción sobre los océanos de las fuerzas gravitacionales 
de la Luna, del calor solar y de los vientos originan, respectivamente, tres 
manifestaciones de la energía del mar: mareas, gradientes térmicos y olas 
que, debido a los fenómenos implicados, se pueden considerar asimismo 
energías renovables. 
Ahora bien, el hecho de que una fuente de energía sea renovable, no 
quiere decir que sea abundante o que su explotación resulte gratuita. Respecto 
al primer punto, en la Figura l. 11 se muestran los recursos estimados de estas 
fuentes energéticas, en las condiciones de fiabilidad bibliográfica y económicas 
citadas para las fuentes no renovables. Por otra parte, en los últimos años se ha 
intentado revisar los conocimientos tecnológicos en relación con los diferentes 
procedimientos para captar y transformar estas fuentes en energía útil al mínimo 
coste posible. Debido al gran interés despertado por las mismas en función de 
su bajo o nulo deterioro del medio ambiente y en relación al posible agotamiento 
de las fuentes energéticas convencionales, se ha incrementado enormemente el 
estudio de sus posibilidades de utilización con vistas a encontrar en ellas una 
alternativa frente a los combustibles fósiles y nucleares. 
En la actualidad se admite ampliamente que la dificultad no radica en el 
desarrollo de una tecnología apropiada para el aprovechamiento de estas fuentes, 
sino en la mejora de las condiciones económicas, sociales y políticas para lograr 
la difusión de los principios básicos de dicha tecnología, a fin de que pueda ser 
usada a gran escala. 
Así, deben coincidir una serie de factores para que exista una alta probabi-
lidad de éxito de las tecnologías de aprovechamiento de las fuentes energéticas 
renovables, que se pueden resumir en los siguientes puntos: 
• Conocimiento de las necesidades y posibilidades. 
• Demanda popular. 
31 
• Grado de integración en los sistemas energéticos actuales. 
• Sencillez y bajo coste de la tecnología. 
• Apoyo institucional, tanto educativo como económico. 
GRUPO FUENTE RECURSOS (tep) 
1 Hidráulica 1,7 X 109 
Solar 9,8 X 1013 
Eólica 1,4 X 1010 
2 
Biomasa 2,8 X 109 
Geotérmica 2,3 X 1016 
Energía del mar: 
Mareas 1,9 X 109 
Energía del mar: 
2,8 X 1013 3 Gradientes térmicos 
Olas 1,7 X 109 
Figura 1.11: Recursos energéticos mundiales de fuentes renovables. 
Todos los factores enumerados constituyen, en definitiva, serias barreras 
para el desarrollo a gran escala de las fuentes de energía renovables. La compleji-
dad del problema requiere la preparación de planes a largo plazo y una amplia 
cooperación internacional, en la que participen tanto la iniciativa pública como la 
privada. 
, , -
LA SITUACION ENERGETICA EN ESPANA 
La evolución del consumo de energía en España se desarrolla en tres 
etapas claramente diferenciadas: 
• Hasta el Plan de Estabilización ( 1959). 
• Desde el Plan de Estabilización hasta 1973. 
• Desde 1973 hasta la actualidad. 
La primera etapa comienza con los procesos iniciales del desarrollo 
industrial, después de los tímidos intentos de industrialización de mediados del 
32 
siglo pasado (textil y acerías), en que se produjo una acumulación rie capital en 
algunas regiones españolas. Pero es a partir de la Primera Guefra Mundial 
cuando la industrialización española conoce una etapa real de desarrollo debido, 
fundamentalmente, a las demandas exteriores, lo que provoca un fuerte incre-
mento del consumo energético, principalmente en forma de carbón. 
En los años siguientes a la Guerra Civil, la demanda crece de forma muy 
lenta y se basa principalmente en el consumo de carbón nacional y en el aprove-
chamiento de los ríos con la masiva construcción de grandes pantanos, utilizán-
dose además grandes cantidades de leña para consumo doméstico. El petróleo 
cubre solamente una pequeña parte de la demanda energética. La producción de 
energía eléctrica en este período se multiplica casi por cinco y su práctica 
totalidad es de origen hidráulico, ya que la producción de origen térmico (fuel 
y carbón) no sería importante hasta la década de los sesenta. 
En la segunda etapa, que arranca desde el Plan de Estabilización de 1959, 
se produce un gran salto de la industrialización y es la época del desarrollismo 
a ultranza. Durante este período, la estructura energética sufre catnbios especta-
culares, tanto cualitativos como cuantitativos. El crecimiento en eJ consumo de 
energía fue excepcional, multiplicándose por tres el consumo interior bruto de 
energía primaria en el período 1959-1973; el consumo de petróleo aumentó casi 
siete veces, el consumo de carbón permaneció casi constante, la producción de 
energía hidroeléctrica se multiplicó por tres y la potencia eléctrica instalada de 
origen térmico por seis. El crecimiento se produce con unas tasas anuales en el 
período considerado del 8% , muy superiores a las tasas mundiales. 
En esta segunda etapa se introduce en 1963 en España el gas natural, que 
en 1973 significaba tan sólo el 1,8% del consumo de energía primaria. La 
energía nuclear se pone en funcionamiento en 1968, representando en 1973 el 
2,5% del consumo energético primario. 
La tercera etapa de la evolución del consumo de energfa en España 
abarca desde la crisis energética de 1973 hasta hoy, en que el crecimiento de 
energía se ha visto reducido a una tasa del 2,5% anual acumulativo, lo que 
contrasta fuertemente con las tasas de los períodos anteriores. Todo ello ha 
sido consecuencia de la crisis económica generalizada y de la caída de la 
producción, que tuvieron como causas fundamentales las crisis del petróleo de 
1973 y 1979. 
33 
Al contemplar lo que el sector energético representa dentro de la economía 
española, el primer rasgo que aparece es la crucial importancia de la energía 
dentro de la estructura económica, lo que implica que cualquier estrangulamiento 
en su suministro provocaría una paralización de la actividad. El tener supeditadas 
más de dos terceras partes del consumo a los abastecimientos exteriores implica 
un riesgo muy grande, ya que éstos son muy vulnerables. En lo referente a la 
producción interna, y ante la escasa disponibilidad de hidrocarburos, se apoya 
en más del 85 % en la producción de carbón y hidroelectricidad que son, con 
mucha diferencia, los principales recursos energéticos españoles, al menos por 
momento. 
Asimismo, más de la mitad de la energía producida en España se consume 
en la industria, en su casi totalidad diseñada y construida con anterioridad al 
comienzo de la crisis energética, y que mantiene unos consumos excesivos y 
demasiado costosos en el actual contexto energético mundial. Además, las 
posibilidades de ahorro dentro del sector industrialno son homogéneas: hay 
subsectores donde el consumo de energía es mínimo y en otros, en cambio, el 
empleo de energía es masivo. Ello ha significado que la crisis energética haya 
afectado en mayor medida a España que a otros países más industrializados, a 
pesar de nuestro menor consumo de energía por habitante. 
La aprobación del PEN (Plan Energético Nacional) en 1979 fue el inicio 
de una nueva e importante etapa en la política energética española, con un plan 
global de actuación en el que se definían unos objetivos generales a medio y 
largo plazo, así como un conjunto de medidas basadas en el análisis de los 
mercados internacionales de materias primas, en el estudio de las tecnologías 
disponibles y en el examen detallado de la situación energética y económica 
mundial y española. Su contenido puede resumirse en los siguientes puntos: 
34 
• Reducir la dependencia del petróleo, ya que la situación de esta fuente 
de energía desaconseja su uso como elemento primordial del abastecimien-
to energético español. 
• Asegurar una oferta energética suficiente y diversificada que permita el 
máximo crecimiento posible compatible con los equilibrios externo e 
interno de la economía española y una mejora en el bienestar y calidad de 
vida de la población. En el estudio de las soluciones para conseguir este 
objetivo se debían considerar la máxima utilización de energías de origen 
nacional, entre las que se encuentran las energías renovables, y la conser-
vación del medio ambiente. 
• Moderar y racionalizar los consumos energéticos adaptándolos progresi-
vamente a los recursos reales del país, al tiempo que se fomentaban 
cambios estructurales hacia sectores productivos menos consumidores de 
energía. Como herramienta eficaz para esta estrategia, se aplicaría una 
política de precios a coste real de las distintas fuentes energéticas y se 
disminuirían, hasta desaparecer, las subvenciones existentes. 
Para la consecución de los objetivos básicos de la política energética del 
PEN, se diseñaron una serie de medidas que condicionaban notablemente el 
cumplimiento de los objetivos fijados de demanda y cobertura. Entre ellas se 
encontraban, de modo preferente, las relativas a la política de ahorro energético 
y uso racional de la energía. 
La necesidad de actualizar periódicamente la estimación de la evolución 
y cobertura de la demanda energética aconsejó revisar el PEN en 1983, al 
haberse modificado sustancialmente las hipótesis de partida y logrado un progre-
so en la ejecución de algunos programas en curso. Sin embargo, las bases 
fundamentales del mismo permanecen invariables, ya que las líneas maestras de 
actuación en el sector energético siguen teniendo como objetivo esencial contri-
buir a un crecimiento económico sostenido, equilibrado y solidario. En esta línea 
también se aprobó en 1986 el Plan de Energías Renovables (PER), preconizando 
la penetración paulatina de estas fuentes en el contexto energético global. 
La nueva revisión del PEN, 1991-2000, incluyó entre sus principales 
estrategias un Plan de Ahorro y Eficiencia Energética (P AEE), que englobaba 
actuaciones tendentes a mejorar la eficiencia y la diversificación de combustibles 
en el consumo de energía, así como al desarrollo de la cogeneración y de las 
energías renovables. El Programa de Energías Renovables contemplado en este 
plan ha significado que la aportación de estas energías se haya situado en 1997 
en 7, 5 millones de tep, representando más de un 7% del consumo de energía 
primaria en España. 
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36 
CAPÍTULO II 
ENERGÍA SOLAR 
EL SOL COMO FUENTE DE ENERGÍA 
El Sol es una estrella formada por diversos elementos en estado gaseoso 
(principalmente hidrógeno), con un diámetro de 1,4 millones de km. En su 
interior existen elevadas presiones, presentándose temperaturas de varios millo-
nes de grados que producen de forma espontánea e ininterrumpida un proceso 
de fusión nuclear, siendo éste el origen de la energía solar, que se disipa con una 
potencia de 3, 7 · 1014 TW. 
Pese a que el Sol lleva proporcionando esta energía durante 6.000 millones 
de años, aún existe suficiente cantidad de hidrógeno en su núcleo para mantener 
el ritmo actual de disipación energética durante otros 8.000 millones de años 
más, como mínimo, sin cambios significativos en su aspecto o en su comporta-
miento, por lo que se puede considerar como una fuente inagotable de energía. 
Ahora bien, no toda la energía que emite el Sol llega a la Tierra, ya que 
ésta constituye sólo una superficie captadora insignificante, situada a 150 millo-
nes de km. Por ello, la potencia interceptada por la Tierra, 173.000 TW, es una 
parte muy pequeña de la emitida por el Sol. Aún así, esa potencia es aproxima-
damente 10.000 veces mayor que la que proporcionan todas las formas de 
energíaque los seres humanos emplean en la Tierra. 
Se define como constante solar la cantidad de energía solar recibida por 
unidad de superficie y unidad de tiempo sobre una superficie perpendicular al Sol 
situada en el límite de la atmósfera, a la distancia media anual Tierra-Sol. Su 
valor es de l. 353 W 1m2 y representa la energía media que llega a la capa más 
externa de la atmósfera terrestre. 
Por otro lado, esta energía corresponde a una radiación electromagnética 
formada por un conjunto de longitudes de onda (A.), cuya velocidad de propaga-
37 
ción es de 300.000 km/s. La descomposición de esta radiación origina el llamado 
espectro solar, el cual está formado por tres bandas de longitudes de onda, 
comprendidas entre los siguientes valores: 
• Ultravioleta (UV): A < 0,35 11m 
• Visible: 0,35 < A < 0,75 Jlffi 
• Infrarrojo (IR): A > O, 75 Jlffi 
Cada longitud de onda transporta una cantidad de energía, siendo el valor 
máximo a 0,47 Jlm, es decir, dentro de la zona visible del espectro solar. En 
conjunto, la radiación visible transporta el 4 7% de la energía solar, la radiación 
IR, el 46%, mientras que la radiación UV transporta el 7% restante. 
Radiación solar sobre la superficie terrestre 
Toda la energía expresada por la constante solar no llega a la superficie 
de la Tierra; al atravesar la radiación solar la atmósfera terrestre, pierde intensi-
dad, a la vez que se modifica su distribución espectral (Figura 2.1). Todo ello 
2,5 
2,0 
e 
"- 1,5 
~ 
?; ... 
~ 1,0 
~ 
o 
~ 0,5 
1 
1 
LUZ SOLAR EXTRAATMOSFERICA 
LUZ SOLAR A NIVEL DEL MAR 
o.o 4.:-
1 
.L.----+~...l.L-J~~;=;::s;::;::;:~=R=+ 
0,3 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 
LONGITUD DE ONDA, ¡uu 
Figura 2.1: Distribución espectral de la radiación solar. 
38 
es debido a complejos 
fenómenos de absorción, 
reflexión y difusión que 
tienen lugar en las capas 
de la atmósfera por acción 
de los gases que la consti-
tuyen, el vapor de agua, y 
las partículas en suspen-
sión. En efecto, el nitró-
geno y el oxígeno del aire 
tienen un poder de absor-
ción muy débil, el ozono 
absorbe la mayor parte de 
la radiación UV y tanto el 
vapor de agua como el 
dióxido de carbono absor-
ben una fracción de la 
radiación IR. 
Además de estos factores, la disminución de la intensidad de la radiación 
depende del espesor de la capa de aire, de la situación geográfica del lugar, de 
la época del año, etc. Ello da una idea de la gran complejidad de los elementos 
que influyen en la intensidad de la radiación solar en un lugar determinado. 
Todo ello hace que la energía que recibe la Tierra del Sol, o radiación 
global, tenga dos componentes bien definidas: la radiación directa, que es la que 
atraviesa la atmósfera sin sufrir cambio alguno (radiación enfocable por un 
sistema óptico) y la radiación dispersa (también denominada radiación difusa), 
debida a la dispersión por parte de los componentes de la atmósfera y al albedo 
(fracción de radiación solar dispersada por el suelo). La radiación dispersa no 
es enfocable por ningún sistema óptico. 
Con todo esto, la radiación que llega al suelo es de unos 900 W 1m2 (Figura 
2.2), valor que equivale a unas 2.000 veces al consumo energético mundial. 
La distribución de la ener-
gía solar que llega a la Tierra no 
es uniforme y los factores de que 
depende ésta son, por un lado, la 
hora del día, la latitud del lugar y 
la orientación de la superficie 
receptora, y por otro, las condi-
ciones climatológicas. Los pri-
meros factores son perfectamente 
calculables, pero las condiciones 
climáticas sólo son predecibles 
en términos estadísticos. 
Todo ello hace necesario 
determinar experimentalmente la 
radiación solar que llega en cada 
momento a un lugar determina-
do, lo que se lleva a cabo me-
diante diferentes tipos de instru-
mentos. Así, los piranómetros 
miden la radiación global, los 
piroheliómetros miden la radia-
RAYOSU.V. LUZ RAYOS I.R. 
1 1 
636 622 TOTAL: 1.353 W/m1 " 95 
11 
7% 
1 1 1 1 
47% 46% 
~~ 
ATMOSFERA ~ 
27 360 513 
A 1 1 1 1 TOTAL: 900 W/m1 
3% 40% 57% 
-..ll.---_-1 __...¿_l..____! J l_ 
Figura 2.2: Energía solar que atraviesa la atmósfera. 
39 
ción directa y los heliógrafos miden la duración de la insolación (horas reales de 
sol). Para obtener la radiación media diaria, se suelen correlacionar estas varia-
bles por medio de ecuaciones empíricas del tipo: 
Q= !2o [a +b (Yso) J 
donde Q es la radiación media en un día recibida en el lugar (kW· h/m2·día), Qo 
es el valor de esta magnitud en el exterior de la atmósfera terrestre (producto de 
la constante solar por el coseno de la latitud del lugar), S es el número de horas 
de sol registradas, So es el número máximo posible de horas de sol (duración del 
día) y los parámetros a y b son constantes específicas del lugar, que se obtienen 
por medida experimental a lo largo de un período de tiempo lo más prolongado 
posible. 
Con los resultados obtenidos de los distintos métodos, tanto de medida 
como de cálculo, en diversos puntos, se elaboran los mapas solares, que permi-
ten utilizar los datos disponibles de la forma más cómoda posible con vistas al 
diseño y emplazamiento de los equipos captadores de la energía solar. 
SISTEMAS DE CAPTACIÓN 
DE LA ENERGÍA SOLAR 
La energía solar presenta dos características específicas muy importantes 
que la diferencian de las fuentes energéticas convencionales: dispersión e inter-
mitencia. 
Evidentemente, la energía solar es una forma de energía que presenta gran 
dispersión, ya que su densidad, en condiciones muy favorables, difícilmente 
alcanza 1 kW /m2, valor que queda muy por debajo de las densidades con las que 
se trabaja usualmente en ingeniería. Esto significa que para obtener densidades 
energéticas elevadas se necesitan, o bien grandes superficies de captación, o 
sistemas de concentración de los rayos solares. 
Por otro lado, la otra característica específica de la energía solar es su 
intermitencia. Esto hace que, a la par que se desarrollan instalaciones captado-
ras de energía, es necesario investigar los correspondientes sistemas de almace-
namiento de la energía captada. 
40 
COLECTORES 
PLANOS 
<D~ \ ~ .. 
TUBOS DE V ACIO ),._~! -!J -¡¡¡.;,-;¡-.f-U~-., / 
COLECTORES PARABOLICOS PARABOLOIDES 
Figura 2.3: Sistemas activos de conversión de la energía solar. 
CELULAS 
FOTOVOLTAICAS 
CENTRALES DE TORRE 
Todo ello lleva a un replanteamiento en el aprovechamiento y distribución 
de la energía totalmente distinto al que hoy se considera clásico, requiriendo la 
consideración de estas dificultades intrínsecas (cuya solución está ligada a cada 
aplicación concreta) un esfuerzo de desarrollo elevado. 
Así pues, el primer paso para el aprovechamiento de la energía solar es su 
captación, aspecto dentro del que se pueden distinguir dos sistemas de caracterís-
ticas muy diferentes: sistemas pasivos y sistemas activos. 
Los sistemas pasivos son aquéllos que no necesitan ningún dispositivo 
para captar la energía solar, existiendo una íntima relación entre el Sol, el 
almacenamiento del calor y el espacio, relación que se logra por la aplicación de 
distintos elementos arquitectónicos. 
Los sistemas activos se basan en la captación de la radiación solar por 
medio de un elemento de unas determinadas características, denominado colector. 
41 
Según las características del colector, el aprovechamiento de la energía solar 
se puede acometer bajo dos puntos de vista bien diferenciados: la conversión 
té~ica, o aprovechamiento del calor contenido en la radiación solar, y la conver-
sión eléctrica, o aprovechamiento de la energía luminosa (fotones) de la radiación 
solar para generar directamente corriente eléctrica (efecto foto voltaico). 
A su vez, la conversión térmica se basa en tres técnicas que difieren entre 
sí en función de la temperatura que puede alcanzar la superficie captadora. Así, 
se habla de tecnología de baja temperatura, de temperaturas medias y de altas 
temperaturas, según que la captación sea directa, de bajo índice de concentración